在教育学史上，德国教育家赫尔巴特被认为是对教育学科学取向作出尝试的第一人。1808年出版了他的《普通教育学》，一般认为，这是教育学形成独立学科的标志。他在此书中表明了建立科学教育学的志向：“我曾要求教育者具有科学与思考力，我不把科学视为一副眼镜，而把它看作一只眼睛，而且是一只人们可用来观察他们各种事情的最好眼睛。”然而一般认为，在科学心理学（以1879年冯特创立心理学实验室为标志）尚未出现之前，教育学未能成为科学教育学。以后，拉伊和梅伊曼这两位实验教育学的先驱受冯特的影响，把实验心理学的成果与方法引入到教育理论与实践中来，创立了实验教育学，提出广泛采用观察、统计和实验等方法来阐明教育现象，才能获得关于教育目的、手段和方法的正确可靠的认识，从而使教育学研究更趋精密化，成为一门严密系统的教育科学。将实验方法引入教育学研究，是教育学的一大突破，标志着它开始迈入现代。在学前教育领域，德国儿童教育家福禄培尔于1840年创立了第一所幼儿园，并创立了幼儿教育理论体系，这样幼儿教育学逐步从教育学中分化出来了。在20世纪初世界各国广泛兴起的儿童研究运动中，不少心理学家和教育家把目光投向了幼儿教育领域，并着手进行了大量的实验研究，取得了一系列研究成果，进一步推动了儿童研究运动。意大利儿童教育家蒙台梭利是开创幼儿教育实验研究的先驱。
蒙台梭利于20世纪初在意大利罗马贫民区创办了“幼儿之家”，蒙氏关于幼儿教育方法的经典著作《蒙台梭利法》于1909年出版。蒙台梭利注重运用科学的方法了解儿童。她认为只有了解儿童，才能教育他们。教师必须培养自己观察儿童的愿望和能力，如此，才能理解和追随儿童的成长，“揭示并支配生命运动的规律”。她提出：“通过观察儿童，教师将学会怎样使自己成为一个理想的教育者。”蒙台梭利致力于在自然条件下研究儿童，进而采取适宜的教育方法——“安排一个适合儿童发展的环境”。通过观察，她发现了有关儿童行为的一些极重要的而又未被前人所认识到的事实。例如，儿童在操作教具时，表现出高度的精神集中；儿童完成工作后并不是显得很疲乏，而是表现出满足和快活……蒙氏还致力于在不同条件下研究儿童及其行为表现，并加以重复验证，例如，比较正常儿童与缺陷儿童对她的特殊教具的反应有什么不同等。蒙台梭利主张观察儿童的自然表现，并记录下来。运用自然实验法研究幼儿自此开始。